具体描述
《金属塑性成形综合实验》分别论述了体积金属塑性成形工艺与模具和板料金属塑性成形工艺与模具共13个实验的基本理论、实验目的与内容、实验设备与材料、实验步骤和实验报告内容。
《金属塑性成形综合实验》可供高等院校材料加工工程专业的本科生和专科生使用，也可供研究生和从事金属塑性加工生产与科研开发的工程技术人员参考。
机械制造工艺基础：原理、实践与现代趋势 本书籍全面深入地探讨了机械制造领域的核心——材料的塑性成形技术。它旨在为工程专业学生、技术人员和科研工作者提供一个扎实而系统的理论框架，并结合实际操作经验，深入剖析现代金属加工过程中的关键环节。 --- 第一章 塑性成形基础理论：材料行为的微观与宏观视角 本章首先奠定了整个学科的理论基石。我们将从材料科学的角度出发，详细阐述金属在外部载荷作用下的本构关系。重点解析了屈服准则（如冯·米塞斯准则）在描述材料起始塑性变形中的应用。 深入探讨了加工硬化现象，包括如何通过应变硬化指数和应变速率敏感性来量化材料的强化行为。流变学原理被引入，用以理解材料在高速变形过程中的能量耗散机制。 在微观层面，本书细致描绘了位错理论在解释金属塑性变形中的核心作用。晶粒的形变、孪晶的发生以及晶界在变形过程中的相互影响，是理解宏观力学性能变化的关键。 此外，本章还对塑性变形过程中的应力状态进行了分类讨论，区分了平面应变、平面应力以及复杂应力状态，并给出了相应的分析模型，为后续章节的特定成形工艺分析提供了必要的数学工具。本章的理论深度，足以支撑读者对后续复杂工艺的理解和预测。 --- 第二章 传统塑性加工方法：锻造与轧制的工艺优化 本章聚焦于两种最古老也最核心的塑性成形工艺——锻造与轧制。 锻压工艺部分： 详尽分析了开式模锻、闭式模锻和自由锻的工艺流程、特点及适用范围。书中重点剖析了模具设计中的关键考量，包括拔模斜度、圆角半径以及飞边量的确定。针对提高成形质量，我们引入了有限元分析（FEA）在模拟锻件内部流线和残余应力分布中的应用实例，旨在指导操作者如何通过优化锤击或压制工艺参数，有效避免裂纹、折叠等缺陷的产生。 轧制工艺部分： 轧制作为大规模生产中的主导技术，本书从基础的轧制力计算、轧件尺寸控制、应变量分布入手。重点剖析了平辊轧制、楔形轧制（斜轧）以及特殊截面轧制（如型材轧制）的力学模型。针对轧制过程中出现的波浪、凸度等质量问题，本书提供了多种补偿技术，包括调整轧辊的预起拱量、轴承的调整以及轧制速度的精确控制。 --- 第三章 塑性拉伸与挤压成形：复杂截面与空心件的制造 拉伸和挤压是制造管、棒、型材以及复杂空心结构件的有效手段。 拉伸工艺： 本章详细介绍了线材拉拔和管材拉伸的理论。对于线材拉拔，我们深入讨论了润滑剂的选择、模具的锥角设计对变形均匀性的影响。对于深拉伸（如罐体制造），书中详细分析了回弹现象的预测与控制，以及多工位拉伸的工艺衔接。 挤压工艺： 挤压作为一种高压力、高塑性变形的工艺，本书详细区分了正向挤压、反向挤压和侧向挤压的力学模型。特别关注了对凹陷的挤压，如“管挤”的复杂流变行为。书中通过大量的工程实例，指导读者如何选择合适的挤压比、控制挤压速度，以应对材料的断裂风险和模具的承受能力。 --- 第四章 钣金冲压成形：高效率与几何精度 冲压工艺是现代汽车、家电制造中不可或缺的一环。本章侧重于冲压过程中的分离和塑性变形。 冲裁与剪切： 详细分析了冲裁的剪切机理，介绍了凸凹模间隙对冲件边缘质量的影响。书中给出了冲裁力、冲裁能的精确计算方法，并讨论了高精度冲裁（如零间隙冲裁）的应用前景。 弯曲与深拉伸： 弯曲成形部分，重点解析了回弹角的计算、补偿技术以及卷边成形。对于深拉伸，本章构建了材料的起皱判据和破裂判据，并结合实际案例，展示了如何通过引入压边力、调整凸凹模形状来优化深拉伸件的均匀性，避免“耳边”和中心拉薄。 --- 第五章 现代塑性成形技术与数字化制造集成 面向未来，本章介绍了前沿的塑性成形技术，并探讨了其与工业4.0的集成。 特种成形技术： 涵盖了旋压成形（用于制造大型、复杂曲面壳体）、爆炸成形（用于超高强度材料的连接和成形）以及磁力成形（非接触式加工的优势）。对这些技术的应用场景和局限性进行了对比分析。 塑性成形过程的数值模拟与优化： 深入讲解了如何利用商业化有限元软件（如DEFORM, ABAQUS/Explicit）对复杂的塑性成形过程进行建模。重点在于网格划分策略、接触算法的选择以及边界条件的精确设定。并通过逆向工程的思想，介绍如何基于目标零件的反向分析来设计初始坯料形状和成形路径。 智能化监控与质量控制： 讨论了如何集成传感器技术（如红外测温、声发射检测）对成形过程中的温度、应力实时监控，并结合机器学习算法对产品质量进行在线预测与反馈控制，实现塑性成形过程的智能化升级。 --- 附录 附录部分提供了常用的工程材料（如碳钢、铝合金、钛合金）的典型塑性变形参数表，以及常用的模具材料选择指南和维护规范，为工程实践提供直接的参考价值。 本书的结构逻辑严密，内容覆盖面广，理论深度适中，既可作为高等院校机械工程及材料科学专业学生的经典教材，也是一线工程师提升专业技能的宝贵参考资料。
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